Умное кровельное покрытие летом отражает тепло, а зимой задерживает его

Ученые разработали всесезонное покрытие для умной крыши, которое сохраняет дома тепло зимой и прохладу летом - без потребления природного газа или электричества.

Инженеры Лаборатории Беркли разработали покрытие для крыши, которое может сохранять тепло или прохладу в здании в зависимости от погоды. Когда на улице тепло, материал будет отражать солнечный свет и тепло, но зимой это радиационное охлаждение автоматически отключается, снижая потребление энергии как на отопление, так и на охлаждение.

Новое покрытие для умных крыш позволяет экономить электроэнергию в течение всего года

Системы радиационного охлаждения работают за счет отвода теплового излучения (т.е. тепла) из здания, а затем излучают его в небо. Поскольку атмосфера прозрачна для этих длин волн, тепло уходит прямо в космос. В других вариантах используются отражающие поверхности, например, сверхбелые краски, которые отражают солнечный свет и тепло, сохраняя здание более холодным.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Но хотя эти системы могут хорошо работать для сохранения прохлады в вашем доме летом, они также сохраняют прохладу и зимой. Поэтому для нового исследования группа разработала покрытие, которое может автоматически переключаться на улавливание тепла, когда температура падает. Они назвали этот материал адаптивным к температуре радиационным покрытием (TARC).

Ключом к технологии является странное соединение под названием диоксид ванадия (VO2). В 2017 году команда обнаружила необычное свойство VO₂ - при достижении температуры 67 °C (153 °F) материал проводит электричество, но не тепло, что является явным нарушением известной физики.

Теперь команда применила эту причуду на практике. Идея заключается в том, что при потеплении материал поглощает и испускает тепловое инфракрасное излучение и таким образом удерживает его вдали от здания. Но когда погода прохладная, материал прозрачен для тепла, позволяя ему проходить прямо от солнца к зданию.

Команда протестировала устройство, используя тонкопленочные фрагменты TARC площадью 2 см², и сравнила их с образцами коммерческих темных и белых кровельных материалов. Беспроводные устройства измеряли изменения прямого солнечного света и температуры.

И, конечно, TARC работал на удивление хорошо. Согласно результатам измерений, TARC отражал около 75 % солнечного света независимо от погоды, но когда температура окружающей среды была выше 30 °C (86 °F), он излучал до 90 % своего тепла в небо. Когда температура опускалась ниже 15 °C (59 °F), TARC излучал всего 20 % своего тепла.

Используя собранные данные, команда смоделировала, как TARC будет работать круглый год в 15 различных климатических зонах континентальной части США, и подсчитала, что среднее американское домохозяйство может сэкономить до 10 процентов своих счетов за электричество, используя TARC.

Исследователи говорят, что TARC также может быть использован в качестве терморегулирующего материала для автомобилей, электроники, спутников и даже тканей для палаток и одежды. Интересно, что независимая команда только что объявила о создании аналогичного покрытия для стекол и окон, используя наночастицы диоксида ванадия в качестве одного из активных ингредиентов.

Далее команда планирует провести эксперименты с использованием более крупных прототипов TARC, чтобы проверить, насколько практичным может быть покрытие для крыш. опубликовано econet.ru по материалам nanowerk.com

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet